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基于PLC控制的立体车库1基于PLC控制的立体车库摘要:随着我国拥有汽车的数量不断上升，停车难以成为了在大中城市中的一种普遍情况，并且还在不断的恶化中。为了解决停车难的问题，车库开始向高层发展，充分利用土地资源，发挥空间优势，最大限度的停放车辆，于是便发展出了机械式立体车库。在当今社会，自动化控制技术使用的地方越来越多，而PLC技术已经成为了自动化控制的主要方式之一，本文以三菱PLC为例，结合典型的3×3横移升降式立体车库，介绍PLC控制技术在立体车库控制方面的应用。关键字：立体车库，控制系统，PLC第一章立体车库简介在现代，随着社会经济的不断发展，科技的不断进步，人们的生活水平在不断的提高，慢慢的，人们开始选择汽车作为出行工具，而随着汽车的不断增加，渐渐地，人们发现，城市里的停车位越来越少，经常会出现找不到停车场这种难题。由于现在土地越来越紧缺，于是，如何让停车场能停更多的车而不占用更多的土地便成为了一个问题，于是，立体车库便成为了一种可能的选择。立体车库拥有占地面积小，汽车容纳能力强的特点，它可以在大厦林立的小区中摆放，也可以大面积的组合使用，还能和地下停车场，车库等组合使用，能大大的解决停车难的问题。在当今社会，自动化控制技术使用的地方越来越多，而PLC技术已经成为了自动化控制的主要方式之一。将PLC控制技术应用到立体车库上，可以大大的方便人们停车的过程。第二章升降横移式立体车库机械部分设计2.1升降横移式立体车库的基本结构一．立体车库的工作原理基于PLC控制的立体车库2升降横移式立体车库每个车位都有载车板，车辆就停在载车板上，最下层的载车板只做左右横移，不能升降，中间层车位可以左右横移和升降，上层车位只能升降，不能横移，若中间层车位需要存取车，则需下层车位移出空位，才能降至底层，上层车位需要存取车，则需要中间层车位和下层车位移出空位方能下降至底层，存车时，当载车板到位后，驾驶员将车开上载车板后下车离开，中间层和上层载车板自动升至所在层位，取车时，下层车位直接开出，上层和中间层则是载车板降至底层后，等驾驶员进入车库开走汽车后，载车板自动回至所在层位。下图为一个地上3×3型七车位的升降横移式立体车库，其工作原理是:上层载车板可以做升降运动，中间层载车板可以做升降运动和横移运动，下层载车板只能做横移运动。通过中间层和下层的空位，利用载车板横移变换空位，将汽车停到上层或降至下层，第一层的汽车可直接开进和开出，无需变换位置。图1七车位升降横移式立体车库工作原理图如图1所示：1、2号车位可以直接存取车辆;7号车位需下降后再存取车辆;3号车位，则需先将1号和2号载车板右移，再将3号载车板下降后才能存取车辆;4号车位，则需先将2号载车板右移，再将4号存车板下降后才能存取车辆；5号车位需要先将1、2、3、4号四基于PLC控制的立体车库3个载车板右移，再将5号载车板下降后才能存取车辆；6号车位则需要先将2、4号载车板右移，再将6号载车板降下。由于升降横移式立体车库对场地的适应强性，可根据不同的地形和空间进行相应的组合，规模可大可小，对场地的要求比较低，因此，应用非常广泛。二．立体车库部分机械构件及其功能以三层三列升降横移式立体车库为例，其主要有六大部分组成，分别是：结构框架部分，载车板部分，横移部分，升降系统，控制系统，安全防护系统。1．框架立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，在本文中，选择用钢结构。2．一层载车板横移传动系统（链传动系统）第一层车位设置在地面上，汽车的存取可以直接在对应的位置进行，车辆驶上载车板后，只能实现水平移动的方式，如图2所示。图2一层载车板横移链传动结构传动方式为减速电机带动主动链轮，使链条带动从动链轮从而带动主轴，进而驱动行走轮带动载车板在导轨上做横移运动，采用这种链传动方式与齿轮齿条传动方式相比，结构简单，成本低。同样可以达到传动准确，效率高的目的。3．二层载车板升降横移运动的传动系统（链传动系统）第二层车位是由一个横移矩形框架及一个悬挂载车板组成，汽车驶上载车板后不光要进行横移运动，还要进行垂直升降运动。如图3所示。基于PLC控制的立体车库4图3二层载车板升降横移传动结构图横移传动方式为：横移减速电机带动横移主动链轮，使链条带动横移从动链轮从而带动横移主轴，进而驱动行走轮带动横移框架，实现二层载车板的横移运动做横移运动。升降传动方式为：升降减速电机带动升降主动链轮，使链条带动升降从动链轮从而带动升降主轴，进而驱动升降链轮带动升降链条，从而带动载车板，实现二层载车板的垂直升降运动。4．三层载车板垂直升降运动的传动系统（链传动系统）第三层车位是由一个焊接在立体车库骨架上的框架和一个悬挂载车板组成的。当汽车驶上载车板后，只能进行垂直升降运动。如图4所示。图4三层升降传动结构图升降传动方式为：减速电机带动主动链轮，使链条带动从动链轮从而带动主轴，进而驱动升降链轮带动升降链条，从而带动载车板，实现二层载车板的垂直升降运动。5．安全装置在立体车库上层停车位和下层停车位的纵梁处装有上下行程极限开关，在中间层和底层车库横梁两端装有左右行程极限开关。上载车基于PLC控制的立体车库5板上装有防坠落安全装置,防坠落安全装置安装在纵梁和上载车板停泊位置之间，在纵梁两边各安装两只电磁铁控制的挂钩，上载车板两侧相应位置出个装两只勾环，当上载车板上升到位后，纵梁上安装的四只挂钩便会自动勾住四只勾环，以防止当升降电机制动器失灵后，上载车板汽车和上载车板坠落，从而压毁下层的汽车。行程极限开关的作用是当载车板到达位置是自动停止。6．控制系统升降横移式立体车库的控制系统采用PLC控制，主要有自动，急停，手动三种控制方式，立体车库一般采用自动控制方式工作，当出现紧急异常的情况时候使用急停控制，当故障排除或急停取消后，可以用手动按钮使车库复位。2.2立体车库中的安全防护装置车库是用来存放汽车的，汽车的价格是很昂贵的，所以车库一旦发生事故，所造成的损失会很大，为此，我们要将事故防范于未然。为此车库的安全防护措施应该做到以下几点，并安装相应的防护设备。1．急停措施：在控制盒上安装红色的紧急停止开关，当发生异常情况时，按下急停开关能使立体车库立即停止运转。2．阻车装置：为了防止汽车在载车板上发生滑动，应该在载车板后端和前端安装一高25mm以上的阻车挡块，司机在停车时应将汽车停在载车板合适的位置上，并拉好手刹。3．限位保护：立体车库的载车板在升降和横移过程中是靠定位开关来定位的，为了防止定位开关出现故障而导致事故，所以在上升定位上方，下降定位下方，左移定位左边，右移定位右边分别装有限位开关。当定位开关出现故障时，一旦限位开关触碰到载车板时，限位开关立即使车库停止工作。基于PLC控制的立体车库64.门前光电检测装置：在车库运行过程中，不能有人或物进入车库的工作区，所以要在车库入口处安装一个红外装置，一旦在车库工作时有人或物进入车库，系统将立即停止工作。5.载车板固定装置：当载车板到达指定位置后，为防止载车板下滑或因故坠落，损害其下方的车或人，所以安装电磁铁控制的挂钩形式的防坠装置。如图5所示。图5防止载车板坠落装置当载车板停靠到位时，电磁铁由通电状态转为失电状态，驱动挂钩勾住铁环。当载车板要下脱离铁环。第三章立体车库电气控制系统设计3.1电气控制系统整体设计整个车库由一台PLC对其进行管理和监控，由PLC来控制载车板升降横移传动装置，完成车辆的存取操作，各车位车辆的存取由PLC基于PLC控制的立体车库7根据当前各车位的停放情况，按照相应的策略来调动载车板，以存取车辆。立体车库的自动控制系统包括弱点和强电两套系统，弱电系统主要是各种信号的采集和控制输出，例如：通过PLC输出信号给接触器线圈，以此来控制接触器的通断，从而来控制强电系统。强电系统主要包括载车板电机控制线路，控制电机正反转的接触器等。车库采用面板按钮呼叫车位存取车，用升降横移装置将汽车输送到位。控制系统在面板上设有急停按钮，当发生意外时，按下急停按钮将使车库立即停止运行。系统输出控制信号包括控制电机运行和方向的信号，控制电磁铁得、失电信号。升降横移式立体车库的控制系统是整个车库系统的重要组成部分，也是车库系统的核心。它指挥着车库的每个运作过程，并对整个系统的状态过程进行监控。图6立体车库系统控制原理框图升降横移式立体车库的系统控制原理：操作者通过控制面板把操作信息传送给控制系统，经过系统处理后通过辅助设备驱动执行结构，来完成车库的运作。立体车库系统控制原理框图如图6所示。由于PLC的可靠性、抗干扰能力强。国内外现有的升降横移式立体车库，它们的系统控制形式大都采用可编程控制器控制，特别是应基于PLC控制的立体车库8用在智能化要求程度高、多车位、大容量的现代化升降横移式立体车库中。PLC的可靠性、抗干扰能力强。在升降横移式立体车库中，控制系统的主要控制对象首先是车库内的横移电机和升降电机，控制系统要使它们在不同的时间内实现正反转;其次是车库内的各种辅助装置，如指示灯及其各种安全设施等。为了保证载车板能横移到预定位置以及载车板能上升或下降到指定位置，采用了行程开关。为了判断载车板上有无车辆，采用了光电开关。一般小型车库选用按钮操作，界面清楚，易于操作，但对于大型车库来说要用上位机来进行对其控制。3.2硬件系统配置本节主要介绍升降横移式立体车库的控制系统和所需的各种硬件设备。如图7所示。图7电气控制系统框图一、PLC选型根据控制系统的要求，从经济性，实用性和可靠性等方面考虑，本次采用三菱FX2N-80MR-001型PLC作为控制系统的核心控制器。二、PLC的I∕O资源配置根据立体车库控制系统的要求功能，对PLC进行I∕O分配，具体分配如下。输入输入设备输入输入设备X0启动X23门前光电开关基于PLC控制的立体车库9X13号载车板呼叫X241号载车板横移到位X24号载车板呼叫X252号载车板横移到位X35号载车板呼叫X263号载车板横移到位X46号载车板呼叫X274号载车板横移到位X57号载车板呼叫X30手动/自动X63号载车板平层X31上升按钮X74号载车板平层X32下降按钮X105号载车板平层X33左移按钮X116号载车板平层X34右移按钮X127号载车板平层X351号载车板呼叫X13车库平层减速X362号载车板呼叫X143号载车板光电开关X37载车板挂钩到位X154号载车板光电开关X403号车位载车板检测X165号载车板光电开关X414号车位载车板检测X176号载车板光电开关X425号车位载车板检测X207号载车板光电开关X436号车位载车板检测X21载车板横移限位开关X447号车位载车板检测X22载车板升降限位开关X45输出地址输出设备输出地址输出设备Y03号载车板升降Y213号载车板防坠电磁铁基于PLC控制的立体车库10Y14号载车板升降Y224号载车板防坠电磁铁Y25号载车板升降Y235号载车板防坠电磁铁Y36号载车板升降Y246号载车板防坠电磁铁Y47号载车板升降Y257号载车板防坠电磁铁Y51号载车板左移Y263号载车板有车Y61号载车板右移Y274号载车板有车Y72号载车板左移Y305号载车板有车Y102号载车板右移Y316号载车板有车Y113号载车板左移Y327号载车板有车Y123号载车板右移Y40低速Y134号载车板左移Y41中速Y144号载车板右移Y42正转Y20报警灯Y43反转三．其他资源配置1．继电器和接触器在立体车库中，由于载车板的运行过程并不是连续的，而是根据按钮操作进行动作的，因此需要PLC根据当前按钮的情况来控制载车板的启动和停止，在本系统中，需要用到13个接触器，分别是：3号载车板升降变频接触器，4号载车板升降接触器，5号载车板升降接触器，6号载车板升降接触器，7号载车板升降接触器。1号载车板左移接触器，1号载车板右移接触器，2号载车板左移接触器，2号载车板右移接触器，3号载车板左移接触器，3号载车板右移接触器，4号载车板左移接触器，4号载车板右移接触器。用到了一个继电器，用来控制PLC的启动。3-7号载车板升降接触器：载车板升降接触器是连接升降电